盘形滚刀刀间距对岩石跃进破碎参数的影响.pdfVIP

第16卷2期 应用基础与工程科学学报 V01．16，No．2 2008 2008年4月 OFBASICSCIENCEANDENGINEERINGAprd JOURNAL 中图分类号：U455．43文献标识码：A 文章编号：1005．4)930(2008)02-0255．．09 盘形滚刀刀间距对岩石跃进破碎参数的影响 纪昌明， 张照煌， 叶定海 (华北电力大学(北京)能源与动力工程学院。电站设备状态监测与控制教育部重点实验室，北京102206) 摘要：正确确定岩石的性能参数是全断面岩石掘进机使用及高性能全断面岩石 掘进机研制的理论基础．通过盘形滚刀不同刀间距的压痕试验，研究了不同岩石 上刀间距对盘形滚刀跃进破碎参数的影响，从而发现，盘形滚刀与北京昌平花岗 岩相互作用时，岩石发生第一次、第二次和第三次跃进破碎时盘形滚刀切深与刀 间距高度线性相关，只在第一次跃进破碎时，盘形滚刀推力与刀间距高度线性相 关；盘形滚刀与北京顺义大理岩相互作用时，岩石发生第一次跃进破碎时的跃进 量与刀间距高度线性相关；盘形滚刀与山东掖县大理岩相互作用时，岩石发生第 一次、第三次跃进破碎时，盘形滚刀推力不仅与刀间距高度线性相关，盘形滚刀 跃进量与刀间距也高度线性相关． 关键词：盘形滚刀；跃进破碎；参数；试件；全断面岩石掘进机 facerocktunnel 全断面岩石掘进机(full boring 刀盘上的刀群在一定推压力作用下，连续循环滚动作业来实现的．全断面岩石掘进机的破 岩刀具一般是盘形滚刀．相邻盘形滚刀刀刃刃口相对刀盘中心的距离之差，称为刀间距， 一般用S表示．全断面岩石掘进机的破岩效率，不仅与全断面岩石掘进机自身的结构特 点、刀盘及其所用破岩刀具的型式、施工地质状况及其岩质的特性参数等有关，还与刀盘 上刀具的布置状况有关．其中，刀间距是反映盘形滚刀在刀盘上布置规律的主要参数 之一． 岩石是脆性材料，其破碎机理较复杂．一般情况下，当破岩刀具作用于岩石时，在一定 作用力范围内，刀具侵入岩石的深度随作用力的增加而增大，但当此作用力增大到一定值 时，刀具侵入岩石的深度猛然大幅度增加，而作用力反而减小，这一现象称为岩石的跃进 破碎特性．当作用力继续增加，岩石将重复这种现象，依次称为岩石的第一次跃进破碎、第 二次跃进破碎…．显然，岩石的跃进破碎特性可用其跃进破碎特性参数表示，如岩石跃进 破碎刚刚发生时作用于岩石上的盘形滚刀侵入岩石的深度、作用在盘形滚刀上的推力和 岩石跃进破碎过程中盘形滚刀侵入岩石的深度等物理量表示．分别称为岩石的跃进破碎 点(切深、推力)和岩石跃进破碎时的跃进量(简称跃进量)．就岩石破碎机理的应用研究 而言，关于岩石蠕变特性…、岩石流变力学特性心]、岩石破裂行为HJ、岩石微观断裂、宏观 收稿日期：2006-06-22；修订日期：2008-02-12 作者简介：纪昌明(1956一)，男，教授，博士生导师． 万方数据 应用基础与工程科学学报 V01．16 裂纹动态扩展H】、超高压水射流辅助破岩o和脉冲射流破岩规律的数值试验的研究№1等 都相对较深入．就全断面岩石掘进机刀盘上盘形滚刀的刀间距而言，自Teale于1965L_列年 提出刀具切割单位体积岩石所消耗的能量叫做比能的概念起，引起了不少学者的注意， Ozdimir等人在其研究报告坤圳中曾发现刀间距与比能的关系，并提出刀间距从某一值减 小时，会使岩石碎片尺寸变小，从而比能增大；而当刀间距从此值逐渐增大时，破岩刀具间 的相关性减小直至消失，比能也随之增大．此刀间距即为最佳刀间距，其对应的比能为最 年【l 值S／P的研究发现，存在S／P值，使比能最小．根据我们对脆性材料破坏时特征的分析研 究，发现其破坏时的跃进特性应是其破